Capitulo2 a

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Capitulo2 a

  1. 1. Universidade Agostinho Neto Faculdade de Engenharia Curso de Engenharia MecânicaCLIMATIZAÇÃO & REFRIGERAÇÃO AULA 3
  2. 2. SUMÁRIO CAP I I – SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃOCLASSIFICAÇÃO DA MÁQUINA FRIGORIFICAAGENTE DE TRABALHOCICLO DE REFRIGERAÇÃO DE CARNOT,.MAQUINA FRIGORIFICA PERFEITACICLO DE REFRIGARAÇÃO POR COMPRESSÃO DE VAPOR Máquina frigorifica em regime húmido, Diagrama de MOLLIER Máquina frigorifica em regime seco. Ciclo teórico corrigido Ciclo Real. Parametros que influenciam a eficiencia Efeito da temperatura de Evaporação e Condensação Efeitos do Sub arrefecimento e do Sobre aquecimento Curso de Engenharia Mecanica 2013
  3. 3. CAPITULO II- SISTEMAS DEREFRIGERAÇÃO Curso de Engenharia Mecanica 2013
  4. 4. OBJECTIVO GERAL DA AULA Nº3DIMENSIONAR sistemas frigoríficos por compressão de vapor de refrigerante . Curso de Engenharia Mecanica 2013
  5. 5. OBJECTIVOS ESPECÍFICOS DA AULA Nº3Calcular os ciclos por compressão de vapor;Balancear a carga térmica do ciclo por compressão de vapor; Curso de Engenharia Mecanica 2013
  6. 6. INTRODUÇÃO AGENTE DE TRABALHO – (REFRIGERANTE)• Gasoso (AR) (Aviação)• Sólido (GELO, GELO SECO)• Líquido (ÁGUA, REFRIGERANTES) Curso de Engenharia Mecanica 2013
  7. 7. INTRODUÇÃOPressão atmosferica 1 atm , 1,013 bar Curso de Engenharia Mecanica 2013
  8. 8. CICLO DE CARNOT- Máquina de Perfeita Balanço térmico do ciclo Carnot Wc + Wex = W ciclo Curso de Engenharia Mecanica 2013
  9. 9. CICLO DE CARNOT Curso de Engenharia Mecanica 2013
  10. 10. MÁQUINA FRIGORÍFICA SIMPLES EM REGIME HÚMIDO (MFSRH) Coeficiente de efeito Frigorifico Curso de Engenharia Mecanica 2013
  11. 11. BALANÇO TÉRMICO da MFSRH Curso de Engenharia Mecanica 2013
  12. 12. MODIFICAÇÕES AO CICLO da MFSRM • Líquido no cilindro expansor • Trabalho de expansão pequeno • Dimensões cilindro expansor Curso de Engenharia Mecanica 2013
  13. 13. MODIFICAÇÕES ao CICLO da MFSRH Subarrefecimento do líquido Curso de Engenharia Mecanica 2013
  14. 14. MODIFICAÇÕES ao CICLO da MFSRH Vapor saturado seco no compressor Curso de Engenharia Mecanica 2013
  15. 15. MODIFICAÇÕES ao CICLO da MFSRH Curso de Engenharia Mecanica 2013
  16. 16. MAQUINA FRIGORIFICA SIMPLES EM REGIME SECO (MFSRS) Curso de Engenharia Mecanica 2013
  17. 17. BALANÇO TÉRMICO da MFSRS Curso de Engenharia Mecanica 2013
  18. 18. BALANÇO TERMICO da MFSRS Curso de Engenharia Mecanica 2013
  19. 19. CICLO REALCurso de Engenharia Mecanica 2013
  20. 20. CICLO REALCurso de Engenharia Mecanica 2013
  21. 21. Efeito do subarrefecimento do líquido Onde ocorreDeposito de liquidoLinha de liquidoPermutador de calor Vantagens Maior efeito frigorifico Menor peso do refrigerante em circulação Igual trabalho de compressão. Curso de Engenharia Mecanica 2013
  22. 22. Efeito do Sobreaquecimento do vapor Onde ocorre Extremo do evaporador Tubagem de sucção Em ambos.Sobreaquecimento sem arrefecimento útil. Menor eficiência do ciclo Maior potência do compressor Maior calor de condensação. Sobre aquecimento com arrefecimento útil O efeito frigorífico útil é maior Peso do refrigerante é menor O volume específico é maior Curso de Engenharia Mecanica 2013 Calor de compressão é maior
  23. 23. Efeito da temperatura de evaporação Aumentando a t de evaporação Curso de Engenharia Mecanica 2013
  24. 24. Efeito da temperatura de condensação Baixando a t de condensação Curso de Engenharia Mecanica 2013
  25. 25. Instalação típica de refrigeração por compressão de vapor LADO DE ALTA LADO DE BAIXA Curso de Engenharia Mecanica 2013
  26. 26. FUNÇÃO DO PERMUTADOR DE CALOR• No permutador ocorre um processo de troca de calor com ou sem mudança de estado de qualquer dos fluidos. Curso de Engenharia Mecanica 2013
  27. 27. Permutador de Calor na MFSRS Curso de Engenharia Mecanica 2013
  28. 28. PERMUTADOR DE CALORRefrigerante Curso de Engenharia Mecanica 2013
  29. 29. INSTALAÇÃO DE REFRIGERAÇÃO / DIAGRAMA DE PROCESSO Curso de Engenharia Mecanica 2013
  30. 30. ExemploUm sistema de refrigeração por compressão de vapor opera com R717. A vazãomássica do sistema operando em condição de regime permanente é de 6kg/min. O Freon entra no compressor como vapor saturado a 0,72 bar, e sai a15 bar. Assuma que o compressor tem rendimento isoentrópico de 70%. Ocondensador é do tipo tubo alhetado, arrefecido com o ar ambiente.Na saída do condensador o refrigerante está como líquido saturado. Atemperatura da câmara frigorífica é – 30ºC e a temperatura ambiente é 34ºC.Considere que as trocas de calor no sistema ocorram somente no evaporador eno condensador, e que evaporação e condensação ocorram sob pressãoconstante. Pede-se:1- A representação dos processos termodinâmicos do ciclo nosdiagramas P x h e T x s;2- A eficiência de Carnot deste ciclo (ciclo de Carnot com um refrigerante real)3- O COP do ciclo;4- A capacidade de refrigeração do ciclo; Curso de Engenharia Mecanica 2013
  31. 31. MÁQUINA DE COMPRESSÃO DE VAPOR POR ETAPAS• Casos em que a diferença de temperatura entre a Fonte Quente e a Fonte Fria for muito elevada• Implica uma maior relação de compressão no compressor,• A elevada relação de compressão provoca ( baixo rendimento da instalação) (baixa produção frigorífica) (alta temperatura no final da compressão) Curso de Engenharia Mecanica 2013
  32. 32. Pressão Intermédia ÓPTIMA Curso de Engenharia Mecanica 2013
  33. 33. MÁQUINA DE COMPRESSÃO DE VAPOR POR ETAPASARREFECIMENTO INTERMÉDIO EM COMPRESSÃO EM DOIS ESTÁGIO Curso de Engenharia Mecanica 2013
  34. 34. CLASSIFICAÇÃOEXPANSÃO ÚNICA EXPANSÃO FRACCIONADA• Aproveita o frio apenas a • Aproveitamento do frio à temperatura mais baixa temperaturas mais baixas• Faz subarrefecimento de como a temperaturas superfície. (permutador de intermédias calor) • Subarrefecimento por• Usa Uma única válvula de mistura expansão. • Válvulas de expansão em numero igual ao nº de estágios Curso de Engenharia Mecanica 2013
  35. 35. EXPANSÃO ÚNICA Curso de Engenharia Mecanica 2013
  36. 36. EXPANSÃO FRACCIONADA Camara de Flash Curso de Engenharia Mecanica 2013
  37. 37. BALANÇO TÉRMICOEXPANSÃO FRACCIONDA E ARREFECIMENTO INTERMÉDIO Curso de Engenharia Mecanica 2013
  38. 38. BALANÇO TERMICO NO SEPARADOR OU CAMARA DE FLASH Curso de Engenharia Mecanica 2013
  39. 39. Exercício de aplicaçãoA instalação frigorífica de HFC-134a opera entre as temperaturas de evaporação e de condensação iguais a -30⁰C e +40⁰C. A capacidade frigorifica da instalação é de 150 kW. Considere que o refrigerante liquido deixa o condensador e o vapor deixa o evaporador no estado de saturado sendo os processos de compressão isoentrópicos e determine:1. Potência de compressão2. A vazão volumétrica na aspiração do compressor principal. No Separador de flash a pressão absoluta é de 2,92 bar , correspondente a uma temperatura de saturação de 0⁰C. Curso de Engenharia Mecanica 2013
  40. 40. Instalação com remoção de vapor de flash Curso de Engenharia Mecanica 2013
  41. 41. MÁQUINA FRIGORÍFICA A DOISFLUIDOS- SISTEMA EM CASCATA Curso de Engenharia Mecanica 2013
  42. 42. MÁQUINA FRIGORIFICA POR ABSORÇÃO DE VAPOR Curso de Engenharia Mecanica 2013
  43. 43. ABSORÇÃO DE VAPOR Curso de Engenharia Mecanica 2013
  44. 44. ABSORÇÃO DE VAPOR BALANÇO TERMICO Curso de Engenharia Mecanica 2013
  45. 45. ExemploCurso de Engenharia Mecanica 2013
  46. 46. ExemploCurso de Engenharia Mecanica 2013
  47. 47. ABSORÇÃOCurso de Engenharia Mecanica 2013
  48. 48. REFRIGERADOR A ABSORÇÃO Electrolux Curso de Engenharia Mecanica 2013
  49. 49. REFRIGERANTE• DEFINIÇÕES“TODA SUBSTANCIA QUE ACTUA COMO AGENTE ARREFECEDOR, ABSORVENDO CALOR A BAIXA TEMPERATURA VAPORIZANDO E CEDENDO CALOR A ALTA TEMPERATURA CONDENSANDO.”• REFRIGERANTE PRIMÁRIO• REFRIGERANTE SECUNDÁRIO Curso de Engenharia Mecanica 2013
  50. 50. REFRIGERANTEPRIMÁRIO SECUNDÁRIO• REALIZAÇÃO DIRECTA DO • REALIZAÇÃO INDIRECTA DO EFEITO FRIGORIFICO EFEITO FRIGORIFICO• NATURAIS • AR• MUSTIRAS (BLENDS) • ÁGUA• FLUORADOS (PUROS) • SALMOURA Curso de Engenharia Mecanica 2013
  51. 51. CARACTERISTICAS PRINCIPAIS Quimicamente inerte• Não reagir ou corroer os materiais metálicos da instalação. Não inflamável ou explosivo• Em caso de fuga não devido ao risco de incêndio e explosão Não tóxico• Baixo nível de toxidade se impõe. Condensar a pressões não muito elevadas• Favorece a relação de preços no compressor e dá maior segurança à instalação Evaporar a pressões não muito baixas• Ajuda a evitar vácuo elevado no evaporador Curso de Engenharia Mecanica 2013
  52. 52. CARACTERISTICAS PRINCIPAIS Pequeno volume especifico• Menor tamanho da instalação Elevado calor latente de vaporização• Para alto calor latente implicará menor vazão do refrigerante para dada capacidade Coeficiente de performance elevado• Implicará menor custo de exploração Condutibilidade térmica elevada• Melhora as propriedades de transferência de calor do refrigerante. Não contaminar os alimentos caso fuga Não atacar a camada de ozono caso fuga Curso de Engenharia Mecanica 2013
  53. 53. PROPRIEDADES FÍSICAS DE ALGUNS REFRIGERANTE Curso de Engenharia Mecanica 2013
  54. 54. OUTRAS PROPRIEDADES Curso de Engenharia Mecanica 2013
  55. 55. Curso de Engenharia Mecanica 2013
  56. 56. GRAU DE TOXIDADE Curso de Engenharia Mecanica 2013

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